Что (кто) такое Диэлектрическая проницаемость - определение

Диэлектри́ческая проница́емость (${\displaystyle \varepsilon _{r}}$ и ${\displaystyle \varepsilon _{a}}$) — коэффициент, входящий в математическую запись закона Кулона для силы взаимодействия точечных зарядов ${\displaystyle q_{1}}$ и ${\displaystyle q_{2}}$, находящихся в однородной изолирующей (диэлектрической) среде на расстоянии ${\displaystyle r_{12}}$ друг от друга:

${\displaystyle F={\frac {1}{4\pi \varepsilon _{a}}}\cdot {\frac {|q_{1}q_{2}|}{r_{12}^{2}}},}$

а также в уравнение связи вектора электрической индукции с напряжённостью электрического поля:

${\displaystyle \mathbf {D} =\varepsilon _{a}\mathbf {E} }$

в рассматриваемой среде.

Вводятся абсолютная (${\displaystyle \varepsilon _{a}}$) и относительная (${\displaystyle \varepsilon _{r}}$r, от лат. relativus [-a, -um] — относительный) проницаемости:

${\displaystyle \varepsilon _{a}=\varepsilon _{0}\varepsilon _{r},}$

где ${\displaystyle \varepsilon _{0}}$ — электрическая постоянная.

Cам термин «диэлектрическая проницаемость» применяется и для ${\displaystyle \varepsilon _{r}}$, и для ${\displaystyle \varepsilon _{a}}$; ради краткости, одну из этих величин (в российской литературе чаще ${\displaystyle \varepsilon _{r}}$, в англоязычной ${\displaystyle \varepsilon _{a}}$) переобозначают как ${\displaystyle \varepsilon }$ (из контекста обычно ясно, о какой проницаемости идёт речь).

Величина ${\displaystyle \varepsilon _{r}}$ безразмерна, а ${\displaystyle \varepsilon _{a}}$ по размерности совпадает с ${\displaystyle \varepsilon _{0}}$ (в Международной системе единиц (СИ): фарад на метр, Ф/м).

Проницаемость ${\displaystyle \varepsilon _{r}}$ показывает, во сколько раз сила взаимодействия двух электрических зарядов в конкретной среде меньше, чем в вакууме, для которого ${\displaystyle \varepsilon _{r}=1}$.

Отличие проницаемости от единицы обусловлено эффектом поляризации диэлектрика под действием внешнего электрического поля, в результате которой создаётся внутреннее противоположно направленное поле. В области низких частот ${\displaystyle \omega }$ значение проницаемости реальных сред ${\displaystyle \varepsilon _{r}>1}$, обычно оно лежит в диапазоне 1—100, но для сегнетоэлектриков составляет десятки и сотни тысяч. Как функция частоты электрического поля величина ${\displaystyle \varepsilon _{r}(\omega )}$ слегка возрастает на участках вне полос или линий поглощения электромагнитного излучения данным материалом, однако вблизи линий или полос резко спадает, из-за чего высокочастотная диэлектрическая проницаемость ниже статической. Имеет место связь проницаемости и показателя преломления вещества: для немагнитной непоглощающей среды ${\displaystyle n^{2}(\omega )=\varepsilon _{r}(\omega ).}$

Относительная диэлектрическая проницаемость ${\displaystyle \varepsilon _{r}}$ является одним из «электромагнитных параметров» среды, влияющих на распределение компонент вектора напряжённости электромагнитного поля в пространстве и описывающих среду в материальных уравнениях электродинамики (уравнениях Максвелла).